Extração e caracterização de amido de jacatupé (Pachyrhizus ahipa).

362 Ciênc. Tecnol. Aliment., Campinas, 23(3): 362-365, set.-dez. 2003 Amido de Jacatupé, Leonel et al.

1 – INTRODUÇÃO

O Pachyrhizus é um dos poucos gêneros de Fabaceae com raízes comestíveis. O P. erosus é a única espécie cultivada em larga escala para o consumo doméstico e exportação, e vem sendo introduzida em várias regiões, inclusive no Brasil. Entretanto, das cinco espécies iden-tificadas do gênero, duas outras são cultivadas: P. ahipa e o P. tuberosus, ambas originárias da América do Sul, onde são conhecidas como jacatupé [5,13].

O jacatupé apresenta algumas particularidades bas-tante interessantes: do ponto de vista da sistemática, devido à ausência de material ancestral primitivo conhe-cido; do ponto de vista morfológico, devido à presença de genótipos com hábito de crescimento ereto e curto; e, do ponto de vista agronômico, devido à neutralidade de

fotoperíodo, curto ciclo de desenvolvimento (5 meses aproximadamente) e sua considerável adaptabilidade climática. Sua distribuição está limitada entre os vales andinos, na Bolívia, até possivelmente o Peru [7].

ORTING et al. [9] analisou 19 introduções de P. ahipa e duas de P. tuberosus quanto à composição química e encontrou teores de proteína de 8,13 a 20,18%, açúca-res solúveis de 11,37 a 23,94%, sacarose de 2,91 a 8,44%, açúcares redutores de 4,06 a 15,51%, amido de 43,09 a 57% (expressos na base seca) para Pachyrhizus ahipa.

Com relação ao rendimento, em experimentos de 4 anos conduzidos em Portugal e México, com 7 e 4 me-ses de ciclo da cultura, respectivamente, foram observa-dos rendimentos em raízes tuberosas frescas da ordem de 29 a 50t/ha, com 19 a 25% de massa seca [7].

O amido, de modo geral, é utilizado em todos os paí-ses e seu consumo aumenta com o grau de desenvolvi-mento. A situação do setor de amido no mundo pode ser resumida em dois pontos principais: dificilmente novos reagentes químicos ou derivados serão aprovados para uso alimentar e, nos amidos existentes, os níveis permi-tidos de tratamentos químicos para modificação perma-necerão estacionários. As razões para essas restrições são a proteção ao consumidor, segurança de trabalho, proteção ao meio ambiente e economia nos custos de produção [3]. Portanto, as indústrias de alimentos e os produtores agrícolas estão interessados na identificação e no desenvolvimento de espécies que produzam amidos 1. _{Recebido para publicação em 21/09/2001. Aceito para publicação em}

03/04/2003 (000742).

2 _{Centro de Raízes e Amidos Tropicais/UNESP – Caixa Postal 237, CEP:}

18603-970, Botucatu-SP. E-mail <pesq1cerat@fca.unesp. br>

3 _{Departamento de Agroindústria, Alimentos e Nutrição- ESALQ/USP –} Caixa Postal 09, CEP: 13418-900 – Piracicaba-SP. E-mail < sbssarme@ciagri.carpa.usp. br>

4 _{Centro de Raízes e Amidos Tropicais/UNESP – Caixa Postal 237, CEP:} 18603-970, Botucatu-SP. E-mail <pesq2cerat@fca.unesp. br>

5 _{Departamento de Produção Vegetal/Horticultura – FCA/UNESP –} Cai-xa Postal 237, CEP: 18603-970, Botucatu-SP. E-mail <chicocamara@fca.unesp. br>

* A quem a correspondência deve ser enviada.

EXTRAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE AMIDO DE JACATUPÉ

(Pachyrhizus ahipa

)

Magali LEONEL

_{*, Silene B. S. SARMENTO}

_{, Marney P. CEREDA}

_{, Francisco L.A.CÃMARA}

RESUMO

O gênero Pachyrhizus tem sido estudado como fonte de matéria-prima amilácea devido ao considerável teor de amido nas raízes de suas espécies. Neste trabalho objetivou-se caracterizar raízes de P. ahipa, processar em laboratório para a extração do amido e analisá-lo quanto à composição centesimal, teor de amilose, formato e tamanho de grânulos em microscópio eletrônico de varredura e viscosidade das pastas (RVA). As raízes de P. ahipa apresentaram 18% de massa seca sendo 7,68% amido. O rendimento obtido de amido foi baixo (4,28%), apontando para a necessidade de estudos que melhorem o processo de extração. O produto obtido apresentou 12,3% de umidade, 84% de amido com 13% de amilose e baixos teores de outros componentes (base úmida). A análise em microscópio eletrônico de varredura mostrou grânulos de amido de formas circular e poligonal, com tamanho variando entre 10 e 25µm. O perfil de viscosidade apresentado por este amido mostrou baixa temperatura de pasta (56ºC) e pico de viscosidade a 272 RVU, estando este último valor próximo ao observado para amido de mandioca, sob as mesmas condições. O amido de P. ahipa apresentou ainda, baixa estabilidade da pasta a quente e tendência à retrogradação com o resfriamento.

Palavras-chave: raiz; amido; microscopia; viscosidade.

SUMMARY

EXTRACTION AND CHARACTERIZATION OF Pachyrhyzus ahipa STARCH.The species of the genus Pachyrhizus have been studied as a potential starchy raw material source. This work had as purpose the characterization of P. ahipa roots and process the roots in laboratory for starch extraction. The centesimal composition and amylose content of starch were analyzed. The starch granule size and shape were observed in scanning electronic microscopy. The Rapid Visco Analyzer was used for viscosity analysis. The P. ahipa roots showed high humidity (82%) and 7,68% of starch. The process yield was low (4.28%), which reveal the necessity of searches for improving starch extraction. The product showed 12.3% of humidity, 84% of starch (13% amylose) and low content of other components. The starch granules had circular and polygonal shapes; the size ranged between 10 and 25mm. The viscosity profile of the P. ahipa starch showed low pasting temperature (56ºC), peak at 272 RVU, high breakdown value and a tendency to setback.

Ciênc. Tecnol. Aliment., Campinas, 23(3): 362-365, set.-dez. 2003 363 Amido de Jacatupé, Leonel et al.

nativos, com características físico-químicas especiais. Esses amidos poderiam substituir amidos quimicamen-te modificados ou abrir novos mercados para amidos [8]. Nesta linha, o objetivo do presente trabalho foi o de processar raízes de Pachyrhizus ahipa, em laboratório, para obtenção de amido, com o intuito de avaliar as caracterís-ticas do processo, bem como as do produto obtido.

2 – MATERIAL E MÉTODOS

2.1 – Caracterização das raízes

As plantas de P. ahipa foram cultivadas no Centro de Raízes e Amidos Tropicais- UNESP – Botucatu-SP, a partir de sementes fornecidas originalmente pelo LIEY (Labo-ratório de Investigaciones Ecológicas de las Yungas-Tucumán – Argentina). O clima em Botucatu de acordo com a classificação Koeppen é definido como Csa ou tem-perado chuvoso, úmido e com verões quentes, precipita-ção média anual de 1517mm e a temperatura média anual de 20,6ºC. O solo é Latossolo Roxo Destrófico A Moderado. Latitude 22º52’47” S, longitude 48º25’12” W, altitude 810m.

As raízes de plantas com 10 meses de idade foram caracterizadas quanto à umidade, cinzas, proteína, ma-téria graxa, fibras, açúcares solúveis totais [1], açúcares redutores [12] e amido [10]. Foram feitas quatro repeti-ções por análise.

2.2 – Processamento

O processamento das raízes foi realizado no labora-tório do CERAT/UNESP seguindo as etapas descritas na Figura 1.

O balanço de massa do processo foi calculado pela relação entre o peso das raízes e do amido produzido, nos estados úmido e seco.

2.3 – Análises do amido

O produto obtido foi caracterizado quanto ao pH, acidez titulável, umidade, cinzas, açúcares totais, fibras, matéria graxa, proteína [1] e amido [10]. O teor de amilose foi determinado segundo a metodologia de WILLIAMS et al. [16]. Foram feitas quatro repetições por análise.

Na análise do amido em microscópio eletrônico de varredura, as amostras foram diluídas em álcool etílico 100% (1/10) e colocadas duas gotas nos “stubs”. Após este procedimento as amostras foram cobertas com 10mm de ouro metalizador MED-010 da Balzers e anali-sadas quanto à forma e ao tamanho dos grânulos em Microscópio Eletrônico de Varredura SEM 515 da Philips, sob tensão de 20KV.

Para a análise da viscosidade foi utilizado o Rapid Visco Analyser (RVA). As suspensões de amido (2,5g ami-do em 25mL de água), corrigidas para a base de 14% de umidade, passaram pela programação tempo/tempera-tura: 50ºC por 1 minuto, aquecimento de 50 a 95ºC a uma taxa de 6ºC/min, manutenção da pasta a 95ºC por 5 minutos e resfriamento de 95 a 50ºC a uma taxa de

6ºC/minuto. A viscosidade foi expressa em RVU. Do grá-fico obtido foram avaliadas as seguintes características: temperatura de empastamento, viscosidade máxima (pico), queda de viscosidade (diferença entre as viscosidades máxima e da pasta mantida a 95°C por 5min.), viscosida-de final e tendência à retrogradação (diferença entre as viscosidades final e da pasta a 50°C por 5min.).

FIGURA 1. Fluxograma do processamento de Pachyrhizus ahipa

em laboratório.

3 – RESULTADOS E DISCUSSÃO

As raízes de P. ahipa apresentaram diferentes tama-nhos (10- 15cm), formato alongado, película de cor mar-rom, grossa, polpa clara e suculenta (Figura 2).

A análise da composição físico-química das raízes (Tabela 1) mostrou elevado teor de umidade, ou seja, baixo teor de matéria seca (18%), mas com considerável teor de amido e açúcares totais na matéria seca (43% e 23,5%, respectivamente). Estes valores foram próximos aos 80% de umidade e 50% de amido na matéria seca, observa-dos por ORTING, GRUNEBERG & SORENSEN [9].

_{Lavada e processada com} 0$7e5,$35,0$

casca

'(6,17(*5$d­2

1 kg de matéria-prima/ 2L de água tempo: 1,5 minutos

BAGAÇO LEITE DE AMIDO

(;75$d­2

1kg de matéria-prima/ 2L de água tempo: 1,5 minutos (3 vezes)

385,),&$d­2

Peneira de 60Mesh

385,),&$d­2

Peneira de 200Mesh

DECANTAÇÃO

/$9$*(0 (4 vezes)

6(&$*(0

Estufa 35ºC

$0,'2

BAGAÇO ÚMIDO

6(&$*(0

Estufa 45ºC

)$5(/26(&2

364 Ciênc. Tecnol. Aliment., Campinas, 23(3): 362-365, set.-dez. 2003 Amido de Jacatupé, Leonel et al.

FIGURA 2. Raízes de Pachyrhizus ahipa.

TABELA 1. Composição físico-química das raízes de P. ahipa.

No processamento para extração do amido optou-se pelo não descascamento; contudo, foi oboptou-servado que a moagem em liquidificador não foi eficiente, ficando um resíduo bastante fibroso. O rendimento do proces-so em relação à matéria fresca inicial foi baixo (4,28%). Avaliando-se a porcentagem de amido extraído, verifi-ca-se que esta também pode ser considerada baixa (38,04%), indicando a necessidade de ajustes neste processamento (Tabela 2).

TABELA 2. Balanço de massa do processamento.

Os resultados das análises do amido (Tabela 3) mos-tram que o produto está de acordo com os limites

esta-belecidos pela Legislação Brasileira para amidos comer-ciais que são: 14% de umidade, mínimo de 80% de ami-do, máximo de 0,5% de cinzas e acidez máxima (%p/p) de 1,00mL de NaOH N/100g [2]. Entretanto, o teor de fibras foi elevado indicando a necessidade de melhor pu-rificação do leite de amido. Segundo VILPOUX & CEREDA [15], são aceitáveis teores abaixo de 0,59%, já que altos teores de fibras podem restringir usos.

Quanto ao teor de amilose, a porcentagem obser-vada foi próxima aos teores citados por FORSTHY et al. [6], que avaliando seis introduções de P. ahipa observa-ram uma variação no teor de amilose de 11,6 a 16,8%.

TABELA 3. Composição físico-química do amido.

A observação do amido em microscopia eletrônica de varredura permitiu a observação de que os grânulos de amido de Pachyrhizus ahipa apresentam as formas circulares e poliédricas, com tamanho (diâmetro maior) variando de 10 a 25µm (Figura 3).

FIGURA 3. Micrografia de grânulos de amido de P. ahipa observa-dos em microscópio eletrônico de varredura (aumento de 1440x).

BERMUDEZ [4], caracterizando amidos de diferen-tes fondiferen-tes botânicas, cita a forma poliédrica como carac-terística dos grânulos de amido de P. erosus, e os ta-manhos de 6µm de diâmetro menor e 8µm de diâmetro maior. Portanto, não foram observadas diferenças

en-$QiOLVHV 0pGLD

% base úmida Umidade Amido Cinzas Matéria graxa Proteína Fibras

Açúcares redutores Açúcares totais

82,00 ± 0,67

7,68 ± 0,46

0,40 ±0,03

0,10 ± 0,01

1,00± 0,04

0,74 ± 0,05

2,68 ±0,07

4,24 ± 0,20

pH

Acidez titulável (mL NaOH 1N)

5,52 ±0,05

1,04 ±0,09

9DULiYHLV 5HVXOWDGRV

Peso da matéria-prima processamento Umidade das raízes

Matéria seca inicial Amido na matéria seca Peso do resíduo úmido Umidade do resíduo Matéria seca no resíduo Peso da fécula

% de amido na fécula Peso em amido Amido extraído

5,7 Kg 82,00 % 1,03 Kg 442,9g 2,22 Kg 82,88% 380,06g 244,22g 83,71% 204,44g 46,15%

5HQGLPHQWRSUiWLFRGDH[WUDomR

$QiOLVHV 0pGLD

% base úmida Umidade Amido Cinzas Matéria graxa Proteína Fibras

Açúcares totais

12,31 ± 0,01 83,71 ± 0,36

0,28 ±0,01 0,41 ± 0,04 0,10 ±0,01 1,69 ± 0,05 0,30 ±0,01

Amilose (%) 12,84 ±0,56

pH

Acidez titulável (mL NaOH 1N/100g)

Ciênc. Tecnol. Aliment., Campinas, 23(3): 362-365, set.-dez. 2003 365 Amido de Jacatupé, Leonel et al.

tre as formas nas diferentes espécies, mas o tamanho dos grânulos foi maior nas raízes de P. ahipa.

A viscosidade aparente do amido de P. ahipa avalia-da pelo Rapid Visco Analyser pode ser observaavalia-da pela Figura 4. O amido de P. ahipa apresentou temperatura de pasta de 56,0°C, inferior àquelas encontradas por TAKIZAWA et al. [14] em amidos convencionais de tuberosas como a batata (64,8%) e a mandioca (66,7%). Baixas temperaturas de pasta evidenciam menor grau de associação nas zonas amorfas dos grânulos de acor-do com ROSENTHAL et al. [11].

O perfil de viscosidade do amido de P. ahipa (Figura 4) apresentou pico de 272 RVU, valor semelhante aquele observado para amido de mandioca, que foi 248 RVU [14], nas mesmas condições. A queda acentuada de vis-cosidade (163 RVU) observada após o pico é característi-ca de pastas com baixa estabilidade a quente, cujos grâ-nulos se rompem sob agitação mecânica. Após a quebra de viscosidade, com o resfriamento, foi observada ten-dência a retrogradação de 65 RVU, atingindo a uma vis-cosidade final de 173 RVU.

FIGURA 4. Propriedades de pasta do amido de P. ahipa (2,5g/ 25mL) em Rapid Visco Analyser.

4 – CONCLUSÕES

A partir dos resultados obtidos foi possível concluir que P. ahipa apresenta potencial de uso como matéria -prima para as indústrias de amido, principalmente pe-las características apresentadas em sua composição química (considerável teor de amido com baixo teor de amilose), tamanho mediano de grânulos e prorpiedades viscográficas com baixa temperatura de pasta, instabili-dade da pasta sob agitação em temperatura elevada e tendência à retrogradação, características estas de inte-resse para diferentes aplicações. Contudo, faz-se ne-cessários ajustes no processamento para obtenção de melhores rendimentos em amido.

5 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Newport Scientific Pty Ltd

60 120 180 240 300 300

45 60 75 90

0

0 5 10 15 20 25 25

7HPSR

LV FR VL G DG H 5 9 8